Screw Pump: Jenis, Cara Kerja, dan Cara Memilihnya Terbaik

Screw pump atau pompa ulir adalah pompa perpindahan positif yang memindahkan cairan memakai satu atau beberapa ulir yang berputar di dalam rumah pompa. Cairan terperangkap di rongga antar ulir, lalu terdorong maju sepanjang sumbu menuju sisi keluar.

Karena cairan bergerak lurus tanpa dilempar dan tanpa dihentak, alirannya hampir tanpa denyut dan gesernya sangat rendah. Dua sifat itulah yang membuat jenis ini dipilih untuk cairan kental, cairan yang mudah rusak bila diaduk, dan proses yang menuntut aliran halus.

Namun ada satu hal yang membuat banyak orang salah beli: istilah screw pump menaungi beberapa jenis yang sangat berbeda, dengan kemampuan, harga, dan komponen aus yang tidak sebanding. Artikel ini memisahkannya lebih dulu, baru masuk ke pemilihan.

Empat Jenis yang Sama-sama Disebut Screw Pump

Perbedaannya bukan sekadar jumlah ulir. Pada jenis pertama, cairan bersentuhan dengan stator berbahan elastis yang termasuk komponen habis pakai. Pada jenis kedua, kedua ulir sengaja tidak bersentuhan karena posisinya dijaga roda gigi. Pada jenis ketiga, cairan itu sendiri yang melumasi permukaan ulirnya.

Akibatnya, pertanyaan pertama saat memilih bukan berapa debitnya, melainkan cairannya melumasi atau tidak, dan mengandung padatan atau tidak. Dua jawaban itu langsung menyingkirkan sebagian besar pilihan.

Ulir Tunggal: Statornya Adalah Komponen Habis Pakai

Jenis ini paling banyak dipakai di Indonesia untuk lumpur, limbah, dan cairan kental berpadatan. Rotor logam berbentuk ulir berputar di dalam stator berbahan elastis, dan rongga di antara keduanya bergerak maju membawa cairan.

Keunggulannya jelas: mampu melewatkan padatan, alirannya halus, dan sanggup menangani cairan yang sangat kental. Tetapi ada tiga hal yang harus dipahami sebelum membelinya, dan ketiganya jarang disampaikan penjual.

1. Berputar tanpa cairan merusaknya dalam hitungan detik

Cairan yang dipompa berfungsi melumasi sekaligus mendinginkan gesekan antara rotor dan stator. Tanpa cairan, panas terbentuk sangat cepat dan permukaan dalam stator langsung rusak. Kerusakan ini tidak bisa diperbaiki, hanya bisa diganti.

Karena itu instalasi jenis ini hampir selalu menuntut pengaman kerja kering, baik berupa kendali permukaan di tangki sumber maupun sensor pada jalurnya. Pembahasannya ada pada panduan level switch.

2. Bahan stator harus cocok dengan cairannya

Stator terbuat dari bahan elastis, dan tiap bahan punya ketahanan berbeda.

Sama seperti pada penyekat poros, bahan EPDM tidak tahan minyak. Memasang stator EPDM pada jalur yang mengandung minyak akan membuatnya mengembang dan rusak sejak awal.

3. Suhu mengubah kerapatan antara rotor dan stator

Rotor dan stator dirancang saling menekan dengan kerapatan tertentu. Ketika cairannya panas, stator memuai dan kerapatan itu bertambah, sehingga gesekan dan beban motor ikut naik.

Karena itu untuk cairan panas, kerapatannya perlu dipilih berbeda sejak pemesanan. Memakai stator standar pada cairan panas membuat pompa terasa berat, arus motor tinggi, dan stator cepat aus.

Sampaikan suhu kerja sejak awal, termasuk suhu tertinggi yang mungkin terjadi, bukan hanya suhu rata-rata.

Ulir Ganda dan Ulir Tiga

Kedua jenis ini sering dibandingkan dengan pompa roda gigi, dan perbedaannya terletak pada apakah bagian berputar saling bersentuhan atau tidak.

Perbedaan pada baris pertama menjelaskan sisanya. Karena kedua ulir pada jenis ganda tidak saling menyentuh, cairan encer tidak menjadi masalah dan sebagian rancangan bahkan sanggup menangani perubahan kekentalan yang lebar. Sebaliknya, jenis tiga ulir mengandalkan cairan untuk melumasi permukaan yang bersentuhan, sehingga cairan encer tanpa daya lumas akan merusaknya.

Untuk pemindahan oli dan bahan bakar, jenis tiga ulir sering dibandingkan dengan pompa roda gigi. Keduanya bekerja pada wilayah yang mirip, tetapi aliran jenis ulir lebih halus dan suaranya lebih rendah, dengan harga awal yang umumnya lebih tinggi. Prinsip pompa roda gigi dibahas pada panduan gear pump.

Ulir Terbuka untuk Air Limbah

Jenis ini terlihat sangat berbeda dari ketiganya: berupa ulir besar yang dipasang miring di dalam saluran terbuka, berputar pelan, dan mengangkat air ke ketinggian yang tidak besar.

Ciri dan kelebihannya:

• Sanggup memindahkan debit sangat besar pada beda tinggi kecil.
• Melewatkan sampah dan padatan tanpa menyumbat, karena tidak ada celah sempit.
• Putarannya pelan sehingga keausannya rendah.
• Tidak memerlukan pancingan dan tidak terpengaruh perubahan permukaan air.
• Aman bagi organisme hidup karena tidak ada sudu yang mencacah.

Keterbatasannya, beda tinggi yang bisa dilawan terbatas dan bangunannya memakan tempat. Karena itu jenis ini umum dipakai pada stasiun pengangkat air limbah dan pengendalian banjir perkotaan, bukan untuk memompa ke jarak jauh atau ke tempat tinggi.

Untuk pemindahan genangan dengan beda tinggi lebih besar, pilihan yang lebih umum dibahas pada panduan pompa banjir.

Perhitungan Dasar: Debit, Putaran, dan Kebocoran Dalam

Prinsip perhitungannya sederhana dan berlaku untuk semua jenis perpindahan positif.

Debit teoretis adalah volume yang dipindahkan setiap satu putaran dikalikan jumlah putaran per menit. Volume per putaran ini tercantum pada lembar data sebagai perpindahan per putaran.

Debit nyata selalu lebih kecil, karena sebagian cairan mengalir balik melalui celah internal. Aliran balik itu disebut kebocoran dalam, dan besarnya mengikuti pola berikut:

Dari sini muncul kesimpulan yang sama seperti pada pompa roda gigi: cairan kental justru menguntungkan, karena menutup celah internal sehingga debitnya lebih mendekati angka teoretis.

Semakin kental cairannya, semakin pelan putarannya

Aturan ini sering dilanggar dan akibatnya mahal. Cairan kental butuh waktu untuk mengisi rongga antar ulir. Bila putaran terlalu tinggi, rongga tidak terisi penuh dan yang terjadi adalah pengisian tidak sempurna.

Gejalanya khas: suara berderak, getaran, debit di bawah harapan, dan keausan cepat. Menurunkan putaran justru sering menaikkan debit yang benar-benar keluar.

Karena itu untuk cairan kental, unit yang lebih besar berputar pelan hampir selalu lebih baik daripada unit kecil berputar cepat, meski harga awalnya lebih tinggi. Pada jenis ulir tunggal, aturan ini berlaku lebih ketat lagi karena putaran tinggi juga mempercepat keausan stator.

Jalur Keluar Tidak Boleh Ditutup

Seperti semua pompa perpindahan positif, volume yang didorong tiap putaran hampir tetap. Menutup jalur keluar tidak menghentikan cairan yang masuk, sehingga tekanan naik terus sampai ada bagian yang gagal.

• Katup pelepas tekanan wajib ada pada setiap instalasi.
• Katup pelepas adalah pengaman, bukan alat pengatur aliran sehari-hari.
• Untuk mengurangi debit, turunkan putaran, jangan mencekik katup keluar.
• Pasang pengukur tekanan agar kondisi kerja bisa dibaca.

Pada jenis ulir tunggal, tekanan berlebih juga merusak stator dan sambungan antara rotor dan porosnya, bukan hanya membebani motor.

Kapan Screw Pump Lebih Tepat daripada Jenis Lain

Baris ketiga adalah alasan jenis ini banyak dipakai di industri pangan, kosmetik, dan polimer. Karena cairan tidak dilempar dan tidak dihentak, struktur bahan seperti krim, saus, dan suspensi tetap terjaga.

Baris kelima penting untuk menjaga kejujuran pemilihan: untuk air bersih berdebit besar, pompa sentrifugal hampir selalu lebih masuk akal dari sisi harga maupun efisiensi. Perbandingan jenis pompa secara umum dibahas pada panduan jenis pompa.

Baris ketujuh menjelaskan kenapa jenis ulir tunggal sering dipakai sebagai pompa penakar: debit yang keluar sebanding dengan putaran, sehingga mengatur putaran berarti mengatur takaran. Pilihan penakaran lainnya dibahas pada panduan dosing pump.

Gangguan yang Sering Terjadi

Perhatikan perbedaan dua baris teratas. Penurunan mendadak menandakan ada satu kejadian tertentu, sedangkan penurunan perlahan adalah keausan normal. Keduanya menuntut penanganan berbeda.

Penyekat poros dibahas selengkapnya pada panduan mechanical seal pompa.

Data yang Perlu Disiapkan Sebelum Meminta Penawaran

• Nama cairan dan kekentalannya pada suhu kerja, bukan pada suhu ruang.
• Suhu kerja, termasuk suhu tertinggi yang mungkin terjadi.
• Ada tidaknya padatan, beserta ukuran dan sifatnya lunak atau abrasif.
• Debit yang dibutuhkan dan tekanan yang harus dilawan.
• Apakah cairan mudah rusak bila diaduk.
• Kondisi sisi isap: pompa berada di bawah atau di atas sumber.
• Apakah dibutuhkan pengaturan debit, dan seberapa lebar rentangnya.
• Persyaratan kebersihan bila untuk pangan atau farmasi.

Poin pertama dan kedua paling menentukan, dan paling sering disampaikan setengah-setengah. Kekentalan berubah besar mengikuti suhu, sehingga menyebut nama cairan saja tidak cukup untuk memilih ukuran maupun putaran.

Poin ketiga menentukan jenisnya. Padatan lunak mengarah ke ulir tunggal, sedangkan pasir abrasif justru menyingkirkan seluruh keluarga pompa ulir.

Perawatan Berkala

Pengukuran debit secara berkala adalah cara paling jujur menilai kondisinya, karena keausan menunjukkan dirinya sebagai penurunan debit jauh sebelum pompa benar-benar berhenti berguna.

Catat tekanan, arus, dan debit pada hari pertama pemasangan. Tanpa angka acuan itu, pengukuran berikutnya sulit ditafsirkan.

Apa yang Menentukan Harganya

• Jenis dan ukuran. Ulir ganda umumnya paling mahal, ulir tunggal paling terjangkau pada kelas yang sama.
• Bahan stator atau material bagian basah. Bahan tahan kimia berada di kelas harga berbeda.
• Tekanan kerja. Menentukan jumlah tingkat pada jenis ulir tunggal.
• Penyekat poros. Penyekat mekanis, gland packing, atau rancangan tanpa kebocoran.
• Penggerak dan pengatur putaran. Termasuk penurun putaran untuk cairan kental.
• Ketersediaan suku cadang. Pada ulir tunggal, stator adalah biaya berulang yang perlu diperhitungkan sejak awal.

Poin terakhir sering menentukan pilihan akhir. Unit dengan harga awal lebih murah tetapi statornya sulit didapat atau mahal bisa berakhir lebih mahal dalam beberapa tahun.

Alternatif tanpa komponen bergesek untuk cairan agresif dibahas pada panduan pompa diafragma.

Aturan yang berlaku untuk seluruh kelompoknya dibahas pada panduan positive displacement pump adalah.

Penerapannya pada pemindahan cairan kental dibahas pada panduan transfer pump.

Pertanyaan yang Sering Diajukan

Apa itu screw pump dan bagaimana cara kerjanya?

Screw pump atau pompa ulir adalah pompa perpindahan positif yang memakai satu atau beberapa ulir berputar. Cairan terperangkap di rongga antar ulir lalu terdorong maju sepanjang sumbu menuju sisi keluar, sehingga alirannya halus dan hampir tanpa denyut.

Apa beda screw pump dan gear pump?

Keduanya perpindahan positif dan sama-sama cocok untuk cairan kental. Pompa ulir mendorong cairan lurus sepanjang sumbu sehingga alirannya lebih halus, suaranya lebih rendah, dan gaya gesernya lebih kecil. Pompa roda gigi umumnya lebih ringkas dan lebih ekonomis pada kebutuhan yang sama.

Apakah cairan kental menjadi masalah?

Tidak, justru menguntungkan karena kekentalan menutup celah internal sehingga kebocoran dalam berkurang dan debit lebih mendekati teoretis. Yang perlu disesuaikan adalah putarannya, karena cairan kental butuh waktu lebih lama mengisi rongga antar ulir.

Kenapa pompa ulir tunggal cepat rusak?

Penyebab tersering adalah pernah berputar tanpa cairan, karena cairan itulah yang melumasi gesekan antara rotor dan stator. Penyebab lain adalah bahan stator yang tidak cocok dengan cairan, atau kerapatan yang tidak sesuai dengan suhu kerjanya.

Bagaimana menghitung debitnya?

Debit teoretis adalah perpindahan per putaran dikalikan jumlah putaran per menit, dan angka perpindahan itu ada pada lembar data. Debit nyata selalu lebih kecil karena ada kebocoran dalam yang bertambah seiring tekanan dan berkurang seiring kekentalan.

Bisakah dipakai untuk cairan berpasir?

Sebaiknya tidak untuk pasir abrasif, karena celah yang rapat akan cepat terkikis dan menurunkan kemampuan secara permanen. Untuk padatan lunak, jenis ulir tunggal justru unggul karena rongga yang bergerak melewatkannya tanpa merusak.

Kesimpulan

Istilah screw pump menaungi beberapa jenis yang sangat berbeda, sehingga pertanyaan pertama bukan berapa debitnya melainkan cairannya melumasi atau tidak, dan mengandung padatan atau tidak. Dua jawaban itu langsung menyingkirkan sebagian besar pilihan.

Setelah jenisnya ditentukan, tiga aturan berlaku sama untuk semuanya: jangan pernah berputar tanpa cairan, jangan pernah menutup jalur keluar, dan semakin kental cairannya semakin pelan putarannya.

Untuk kebutuhan pemindahan cairan kental, lumpur, maupun cairan proses di industri, tim kami siap membantu menelaah data cairan dan menentukan jenis yang sesuai dengan kondisi instalasi Anda.